C# 스터디 (3): 동시성(Concurrency)

Summary

C# 동시성과 관련된 내용

카테고리

Development

Original creation date

Nov 8, 2021

생성일

Jan 30, 2026 11:51 AM

태그

Thread

전체 목차: Thread 개념/필요성/장점/오버헤드

C#에서 스레드를 만들고 사용하는 다양한 방법

Thread 클래스

Thread Pool

Task

Async IO

async,await 키워드

Thread란?

코드를 실행하는 실행 흐름

프로세스 생성시 한개의 스레드가 생성 (주스레드-Primary Thread)

사용자가 추가로 생성할수있다.

왜 스레드를 만드는가?

응답성이 좋은 UI프로그램. 주스레드에서는 사용자의 이벤트대기. 시간이 오래걸리는 작업은 다른 스레드로 진행한다.

성능좋은 프로그램: CPU가 4개라면 4개의 스레드를 사용하는것이 가장 좋다.

스레드의 오버헤드

CPU가 하나만 있다고 가정.

2개의 스레드가있다면 왔다갔다하면서 실행. (왼쪽/오른쪽 스레드)

스레드 생성시 OS는 내부적으로 Thread Kernel Object를 생성. 다양한 레지스터를 기록. 왼쪽을 수행을 하다가 오른쪽으로 옮길때는 cpu의 모든상태를 기록. 그리고 이동. 이러한과정을 context switch라고 한다. 이 context switch가 너무 일어나면 실제 작업보다 더 오래걸리는 오버헤드가 생김.

또한 스레드 하나 생성시 thread kernel object 이외에도 Thread Environment Block, Stack 메모리도 잡힘. 보통 스레드가 만들어지면 메모리사용량에대한 오버헤드도 잡힌다.

Thread클래스

System.Threading namespace 필요

Thread를 생성하는 방법

Thread t =new Thread(Foo);
t.Start();


using System;
using System.Threading;

class Program
{
    public static void Foo()
    {
        for (int i = 0; i < 10000; i++)
            Console.Write("1");
    }
    public static void Main()
    {
        Thread t = new Thread(Foo);
        t.Start();

        for (int i = 0; i < 10000; i++)
        {
            Console.Write("2");
        }
    }
}

Output: 1과 2가 번갈아가면서 출력됨을 알수있다. 22222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222122222222111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111122222222...

Thread 로 실행할 메소드 모양

Thread클래스의 생성자 모양

public Thread(ParameterizedThreadStart start);
public Thread(ThreadStart start);
public Thread(ParameterizedThreadStart start,int maxStackSize);
public Thread(ThreadStart start,int maxStackSize);

스레드로 수행할 메소드(delegate)모양

delegate void ThreadStart()
delegate void ParameterizedThreadStart(object? obj)

메소드의 모양이 다른경우, 람다 표현식을 사용해서 전달

stack크기를 전달하지않거나 0을 전달하면 실행파일 헤더(PE)에 기록된 스택크기(1메가)사용


using System;
using System.Threading;

class Program
{
    public static void F1()             { Console.WriteLine($"F1"); }
    public static void F2(object? obj)  { Console.WriteLine($"F2 : {obj.ToString()}"); }
    public static void F3(object obj)   { Console.WriteLine($"F3 : {obj.ToString()}"); }
    public static void F4(string msg)   { Console.WriteLine($"F4 : {msg}"); }
    public static void F5(int a, int b) { Console.WriteLine($"F5 : {a}, {b}"); }

    public static void Main()
    {
        Thread t1 = new Thread(F1); t1.Start();

        Thread t2 = new Thread(F2); t2.Start("Hello");
        Thread t3 = new Thread(F3); t3.Start("Hello");
        //Thread t4 = new Thread(F4); // error

        Thread t4 = new Thread(() => F4("Hello"));
        t4.Start();

        Thread t5 = new Thread((arg) => F4((string)arg));
        t5.Start("Hello");

        Thread t6 = new Thread(() => F5(1,2));
        t6.Start();
    }
}

정리
인자가 없는 메소드
object 또는 object? 를 인자로 가지는 메소드
메소드모양이 다른경우 일반적으로 람다표현식을사용하여 전달한다.

스레드와 람다표현식(주의할점)


using System;
using System.Threading;

class Program
{
    static void Foo(int n)
    {
        Console.WriteLine(n);
    }
    public static void Main()
    {
        for (int i = 0; i < 20; i++)
        {
            //Foo(i);
            //이렇게 하면 중복되는 현상이 일어난다. 람다표현식이 지역변수를 캡쳐
            //Thread t = new Thread(() => Foo(i));

            int temp = i;
            Thread t = new Thread(() => Foo(temp));
            t.Start();
        }
    }
}

주석한 부분처럼 했을때 Output: 2 2 4 7 3 9 4 6 6 9 11 12 13 14 14 16 17 18 19 20 => 람다표현식이 지역변수를 캡쳐하는경우가 생김.

Thread 클래스의 다양한 멤버

t1.ManagedThread :스레드 ID 얻기

t1.isAlive :스레드가 아직 실행중인가

t1.Name: 스레드 이름. 한번만 설정할수있다.

t1.isThreadPoolThread :Thread Pool 강좌 참조

t1.IsBackground :백그라운드 스레드 여부

t1.Join :스레드 종료시까지 대기

Thread.CurrentThread: 현재 스레드의 참조 반환

Thread.Sleep() :스레드 대기


using System;
using System.Threading;

class Program
{
    public static void Foo()
    {
        // 자신의 참조가 필요하면
        Thread t = Thread.CurrentThread;
        Console.WriteLine($"{t.ManagedThreadId}");

        Console.WriteLine("Foo");
        Thread.Sleep(2000);
    }

    public static void Main()
    {
        Thread t1 = new Thread(Foo);
        t1.Start();

        t1.Name = "AAA"; //이름은 한번만 설정가능하다.
        //t1.Name = "BBB"; // runtime rror

        Console.WriteLine($"{t1.IsAlive}");
        Console.WriteLine($"{t1.ManagedThreadId}");

        t1.Join();

    }
}

백그라운드 스레드

프로세스 종료조건

프로세스 내의 모든 Foreground 스레드가 종료될때.
즉 자신의 스레드가 종료되는 조건이 안되었어도 Foreground 스레드가 모두 종료되면 그냥 종료된다. (완전한 처리후의 종료가 보장되지않을수있다. )


using System;
using System.Threading;

class Program
{
    public static void Foo(string s, int ms)
    {
        Console.WriteLine($"{s} Start");
        Thread.Sleep(ms);
        Console.WriteLine($"{s} Finish");
    }

    public static void Main()
    {
        Thread t1 = new Thread(() => Foo("A", 3000));
        t1.IsBackground = false; // foreground
        t1.Start();

        Thread t2 = new Thread(() => Foo("B", 9000));
        t2.IsBackground = true; // background
        t2.Start();

        Thread t3 = new Thread(() => Foo("C", 7000));
        t3.IsBackground = false; // foreground
        t3.Start();

        Thread t4 = new Thread(() => Foo("D", 5000));
        t4.IsBackground = true; // background
        t4.Start();
        // 주 스레드가 종료!!
//Foreground thread가 모두 종료되는 7초뒤에 프로세스가 종료된다. 9초짜리 백그라운드 스레드는 종료가 보장되지않는다.
    }
}

Output: A Start C Start B Start D Start A Finish D Finish C Finish

=> 9초짜리 B스레드는 종료가 보장되지않는다. 백그라운드스레드라서 포어그라운드 스레드가 7초뒤에 모두 종료되는순간 그냥 종료된다.

Cooperative Cancellation

스레드가 수행하는 작업을 취소하고싶다.

스레드를 강제로 종료하면 안된다.
두 스레드간의 약속된 방식이 필요하다.
예를 들어 변수를 하나 두고, 스레드에서 취소요청이 있는지 확인.=>c#에서는 공통적인 규칙을 만듬
CancellationToken(System.Threading.CancellationToken)
CancellationTokenSource ->이안에 token 이 들어있음.
협력적 취소.(Cooperative Cancellation)

예시소스코드 (Count라는 메소드를 실행하는 스레드를 취소해보기)


using System;
using System.Threading;

class Program
{
    public static void Count(int cnt)
    {
        for (int i = 0; i < cnt; i++)
        {
            Console.WriteLine(i);
            Thread.Sleep(200);
        }
    }
    public static void Main()
    {
        Thread t = new Thread(o => Count(1000));
        t.Start();

    }
}


using System;
using System.Threading;

class Program
{
    public static void Count(CancellationToken token,  int cnt)
    {
        for (int i = 0; i < cnt; i++)
        {
            if ( token.IsCancellationRequested)
            {
                Console.WriteLine("Cancelling");
                break;
            }
            Console.WriteLine(i);
            Thread.Sleep(200);
        }
        if (token.IsCancellationRequested)
        {
            Console.WriteLine("Cancelled");
        }
        else
            Console.WriteLine("Finish Count");

    }


    public static void Main()
    {
        CancellationTokenSource cts = new CancellationTokenSource();

        //Thread t = new Thread(o => Count(cts.Token, 1000));

        //CancellationToken.None: 절대취소할수없는 토큰
        Thread t = new Thread(o => Count(CancellationToken.None, 1000));
        t.Start();

        Console.ReadLine();
        cts.Cancel();
    }
}

정리
스레드가 수행하는 메소드에서
cancellationToken을 인자로 받아야한다.
작업을 수행하면서 취소요청이 왔는지 주기적으로 확인해야한다.
스레드를 생성할때
cancellationTokenSource객체를 생성한후
Thread메소드에 cancellationToken을 전달
취소하고싶을때 TokenSource의 Cancel()메소드 호출


using System;
using System.Threading;

class Program
{
    public static void Count(CancellationToken token, int cnt)
    {
        for (int i = 0; i < cnt; i++)
        {
            if (token.IsCancellationRequested)
            {
                Console.WriteLine("Cancelling");
                break;
            }
            Console.WriteLine(i);
            Thread.Sleep(200);
        }
        if (token.IsCancellationRequested)
        {
            Console.WriteLine("Cancelled");
        }
        else
            Console.WriteLine("Finish Count");

    }


    public static void Main()
    {
        CancellationTokenSource cts = new CancellationTokenSource();

        CancellationTokenRegistration m1 = cts.Token.Register(() => Console.WriteLine("Cancelled 1"));
        cts.Token.Register(() => Console.WriteLine("Cancelled 2"));

        m1.Dispose(); // 등록된 함수 제거.

        Thread t = new Thread(o => Count(cts.Token, 1000));
        t.Start();

        cts.CancelAfter(2000);


        Console.ReadLine();
        //cts.Cancel();
    }
}

취소 메시지를 전달하는 방법 cts.Cancel();cts.CancelAfter(시간);Callback 함수 등록 cancellationToken 의 Register메소드를 사용해서 취소 발생시 호출될 메소드 등록가능


using System;
using System.Threading;

class Program
{
    public static void Count(CancellationToken token, int cnt)
    {
        for (int i = 0; i < cnt; i++)
        {
            if (token.IsCancellationRequested)
            {
                Console.WriteLine("Cancelling");
                break;
            }
            Console.WriteLine(i);
            Thread.Sleep(200);
        }
        if (token.IsCancellationRequested)
        {
            Console.WriteLine("Cancelled");
        }
        else
            Console.WriteLine("Finish Count");

    }


    public static void Main()
    {
        CancellationTokenSource cts1 = new CancellationTokenSource();
        cts1.Token.Register(() => Console.WriteLine("Cancel 1"));

        CancellationTokenSource cts2 = new CancellationTokenSource();
        cts2.Token.Register(() => Console.WriteLine("Cancel 2"));

        CancellationTokenSource cts = CancellationTokenSource.CreateLinkedTokenSource(cts1.Token,
                                        cts2.Token);


        Thread t = new Thread(o => Count(cts.Token, 1000));
        t.Start();

        Console.ReadLine();
        cts2.Cancel();
    }
}

thread Token 2개->1개로 링크시킬수있다. 이경우 1개의 토큰만 취소요청이와도 스레드가 취소된다.이런식으로 취소조건을 여러개를 사용할수있다.

Thread Pool

스레드 생성시 참고사항

스레드 생성 및 파괴에는 오버헤드가 있다.
스레드생성시 생성되는것들(Thread Kernal Object/Thread Environmment Block/Stack)
스레드 생성/파괴를 반복하는것보다 하나의 스레드를 대기/실행하도록 하는것이 좋다.
몇개의 스레드를 만들것인가??

ThreadPool


using System;
using System.Threading;

public static class Program
{
    private static void Foo(object arg)
    {
        Console.WriteLine($"Foo : {arg}, {Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}");
        Thread.Sleep(1000);

        Console.WriteLine($"{Thread.CurrentThread.IsThreadPoolThread}");

        Console.WriteLine("Finish Foo");

        Console.ReadLine();
    }

    public static void Main()
    {
        //사용자가 직접만든 스레드
        //Thread t = new Thread(Foo);
        //t.Start("Hello");
        //t.Name = "AA";

        //직접만드는게 아니라 thread pool이용.
        //ThreadPool.QueueUserWorkItem(Foo, "Hello");
        ThreadPool.QueueUserWorkItem(Foo); // arg 에 null


        Console.ReadLine();
    }
}

Thread Pool에있는 스레드의 특징

항상 Background Thread 이다.

Name필드를 설정할수없다.

Block 되는 코드는 사용하면 성능이 떨어진다.

Thread.CurrentThread.IsThreadPoolThread 속성으로 조사가능.


using System;
using System.Threading;

public static class Program
{
    private static void Foo(object arg)
    {
        Console.WriteLine($"Foo : {arg}, {Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}");
        Thread.Sleep(1000);

        Console.WriteLine($"{Thread.CurrentThread.IsThreadPoolThread}");

        Console.WriteLine("Finish Foo");

        Console.ReadLine(); //이렇게 block되는 코드는 pool 로사용하지않는게 좋다.
    }

    public static void Main()
    {
        //Thread t = new Thread(Foo);
        //t.Start("Hello");
        //t.Name = "AA";

        //ThreadPool.QueueUserWorkItem(Foo, "Hello");
        ThreadPool.QueueUserWorkItem(Foo); // arg 에 null


        Console.ReadLine();
    }
}

Task

스레드가 종료되는걸 대기할때.

C# 스터디 (3): 동시성(Concurrency)

Thread

전체 목차: Thread 개념/필요성/장점/오버헤드

Thread란?

왜 스레드를 만드는가?

스레드의 오버헤드

Thread클래스

Thread 로 실행할 메소드 모양

스레드와 람다표현식(주의할점)

Thread 클래스의 다양한 멤버

백그라운드 스레드

Cooperative Cancellation

<br> <br> <br>

Thread Pool

Thread Pool에있는 스레드의 특징

Task